多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法
2023-04-26 21:34:01
專利名稱：多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法
多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法本發明涉及大型模鍛水壓機的控制方法，特別是大型模鍛水 壓機分配器凸輪軸位置控制的方法。
背暴技術大型模鍛水壓機是機械製造工業中的一種重要的大型機械 裝備，用於鍛造高強度鋁合金鍛件或帶孔的複雜鍛件。模鍛加工過程是由活 動橫梁，左、右水平橫梁，移動工作檯，中頂出器和側頂出器等可移動部分 按照順序協同動作完成的。各部分的運動速度和行程採用"油控水"方式由 數字電液伺服系統控制各自分配器轉角來實現。分配翠的軸上安裝有一組凸 輪，凸輪的形狀和安裝位置不同，當分配器轉動到不同的角度時，凸輪帶動 相應的頂杆上升或下降，打開相應的水閥，高壓水進入相應的工作缸驅動可 移動部分完成模鍛加工動作。目前大型模鍛水壓機分配器的控制系統採用邏 輯錐閥對液流方向進行控制的開關閥控制系統，而對液流的大小不進行調節, 導致水壓機分配器控制系統位置控制精度偏低、可靠性差、系統振動以及液 壓油溫升嚴重。
發明內容]本發明的目的是提供一種多關聯位置電液比例伺服系統定 位控制方法，採用流量比例閥伺服控制系統，提高大型模鍛水壓機分配器位 置控制精度。本發明主要包括以下內容
在分配器軸上安裝有多個凸輪，每個凸輪推動相應頂杆，頂杆和閘型水 閥相連，凸輪偏心互相偏移一定的角度，通過控制凸輪軸的轉角位移，控制 對應頂杆的位置，打開和關閉相應水閥，改變高壓水進入相應壓力缸的水路 和流量。凸輪軸的轉角由數字電液伺服系統控制，通過帶有齒條的活塞杆液 壓缸驅動安裝在凸輪軸上的齒輪轉動，使凸輪軸旋轉。控制閥採用流量比例 伺服閥，由兩個光電編碼器分別把操作手柄和分配器軸的轉動角度轉換成二 進位數位訊號，通過現場總線傳遞到PLC的CPU模塊。PLC將兩個角度值 進行比較，獲得操作手柄轉角設定值與分配器凸輪軸轉角實際值的偏差，依 據偏差按智能PI控制算法計算比例閥放大器的控制電壓。進而控制比例伺服 閥流量，同時控制相應邏輯錐閥的開啟和關閉以控制進入油缸液壓油的方向， 驅動凸輪軸轉動到角度設定值，保證凸輪軸無振蕩的準確到位。油源採用雙
聯葉片泵根據具體工況對流量的需求控制兩個子泵的工作狀態，在凸輪軸轉 到設定值位置時，大泵停止工作，最大程度減少系統溢流閥的溢流損失。採用上述多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法解決了原系統中存 在的控制精度偏低、可靠性差、系統有振動以及液壓油溫度過高等缺點。下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
圖1為本發明操作手柄示意圖；圖2為本發明軸一凸輪一頂杆機構示意圖；圖3為多關聯位置電液比例伺服控制系統原理框圖圖4為控制電壓信號和偏差關係曲線示意圖；圖5為流量比例伺服閥液壓系統示意圖。[實施方式]如圖1、 2所示，"光電編碼器1通過彈性連軸器2和操作手 柄3的轉動軸相連。2*光電編碼器4安裝在分配器軸5 —端，通過彈性連軸器 6和分配器轉動軸5相連。分配器軸5上的安裝多個凸輪7，各凸輪之間的相 對位置取決於系統多個工況的需要，並與軸的角度相關，凸輪軸的轉角採用 數字電液比例伺服系統8控制，液壓油流量與液壓缸活塞杆9移動的速度由 下式描述上式中Q為液壓油流量，k為比例係數，V為液壓活塞杆9移動的速度。 通過數字電液比例伺服系統8控制液壓油流量Q就能成比例的控制液壓活塞 杆9移動的速度V,通過齒條驅動安裝在凸輪軸上的齒輪10的角位移，控制 相應頂杆11的位置，打開和關閉相應水閥，改變高壓水進入相應壓力缸的水 路和流量。多關聯位置的電液比例伺服控制系統原理框圖如圖3所示，l氣2*光電編 碼器分別把操作手柄和分配器軸的轉動角度轉換成13位二進位數位訊號，通 過profibus現場總線傳遞到S7 PLC CPU模塊。PLC將兩個角度值進行比較， 獲得操作手輛轉角設定值《與分配器凸輪軸轉角實際值0W的偏差A《力，依據 偏差按智能PI控制算法計算比例閥放大器的控制電壓"力)，控制電壓信號和 偏差關係曲線如圖4所示。控制通過比例閥的流量，偏差愈小，比例閥輸出 流量愈小，分配器凸輪轉角速度愈小，在接近轉角設定值時，使比例閥輸出 流量為0，系統精度達到±1.5°，電磁閥平均壽命延長到原系統的數十倍。同
時控制相應的邏輯錐閥的開啟和關閉以控制進入油缸液壓油的方向，驅動凸輪軸轉動到角度設定值。當凸輪軸轉角偏差為0°時，控制電壓信號為OV;當 凸輪軸轉角偏差為0 5。時，控制電壓信號為0 10V;當凸輪軸轉角偏差>5° 時，控制電壓信號恆為10V,如圖5所示，油源採用雙聯葉片泵根據具體工況對流量的需求控制兩個 子泵的工作狀態。當液壓油加壓時，大泵處於工作狀態，提供較大流量的液 壓油驅動凸輪軸轉動；在凸輪軸轉到設定位置時，霈要保持液壓油壓力平衡, 大泵停止工作，由小泵提供液壓油所需的平衡壓力，最大程度減少了系統溢 流閥的溢流損失，提高了系統工作效率，從根本上解決原系統溫升嚴重的問 題，在不使用冷卻器的情況下系統油溫〈6『C。
權利要求
1.一種多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法，其特徵在於在分配器軸上安裝有多個凸輪，每個凸輪推動相應頂杆，頂杆和閘型水閥相連，凸輪偏心互相偏移一定的角度，通過控制凸輪軸的轉角位移，控制對應頂杆的位置，打開和關閉相應水閥，改變高壓水進入相應壓力缸的水路和流量，凸輪軸的轉角由數字電液伺服系統控制，由兩個光電編碼器分別把操作手柄和分配器軸的轉動角度轉換成二進位數位訊號，通過現場總線傳遞到PLC的CPU模塊，PLC將兩個角度值進行比較，獲得操作手柄轉角設定值與分配器凸輪軸轉角實際值的偏差，依據偏差計算比例閥放大器的控制電壓，通過帶有齒條的活塞杆液壓缸驅動安裝在凸輪軸上的齒輪轉動，使凸輪軸旋轉，控制閥採用流量比例伺服閥，伺服控制系統使流入驅動油缸的流量按照凸輪軸轉角偏差進行調整，油源採用雙聯葉片泵，控制兩個子泵的工作狀態，在凸輪軸轉到設定值位置後，大泵停止工作，減少系統溢流閥的溢流損失。
2. 根據權利要求1所述的多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法， 其特徵在於凸輪軸轉角偏差與控制電壓信號的關係是凸輪軸轉角偏差為0°, 控制電壓信號為OV;凸輪軸轉角偏差為0 5°,控制電壓信號為0 10V;凸 輪軸轉角偏差>5°,控制電壓信號恆為IOV。
全文摘要
一種多關聯位置電液比例伺服系統定位控制方法，採用流量比例閥，使流入驅動油缸的流量根據凸輪軸轉角位移偏差進行調整，克服原開關閥伺服系統凸輪軸位移在設定值附近頻繁動作和由此引起的系統振動。油源採用雙聯葉片泵根據具體工況對流量的需求控制兩個子泵的工作狀態，最大程度減少系統溢流閥的溢流損失。本發明提高了系統的工作效率，從根本上解決了原系統油溫過高嚴重影響系統工作可靠性的問題，提高了大型模鍛水壓機分配器位置控制系統精度。
文檔編號B30B15/14GK101152769SQ20061003221
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月28日 優先權日2006年9月28日
發明者喻壽益, 張友旺, 桂衛華, 王雅琳, 胡衛華, 謝永芳, 賀建軍, 陽春華 申請人:中南大學